что такое розетка avr
АВР и все, все, все: автоматический ввод резерва в дата-центре
В прошлом посте про PDU мы говорили, что в некоторых стойках установлен АВР — автоматический ввод резерва. Но на самом деле в ЦОДе АВР ставят не только в стойке, но и на всем пути электричества. В разных местах они решают разные задачи:
О том, какие АВР и где используются, и поговорим сегодня.
Основных типа АВР два: ATS (automatic transfer switch) и STS (static transfer switch). Они отличаются принципами работы и элементной базой и используются для разных задач. Если вкратце, то STS — это более «умный» ATS. Он быстрее переключает нагрузку и чаще используется для больших нагрузок/токов. Он более гибок в настройке, зато «с капризами» к сети: может отказаться работать, если 2 ввода питаются от разных источников, например: от трансформатора и ДГУ.
АВР в ГРЩ
Главный АВР дата-центра двадцать лет назад выглядел как сложная система контакторов и реле.
АВР образца начала 2000-х.
Сейчас АВР — это компактное многофункциональное устройство.
Система АВР в ГРЩ управляет вводными автоматами и дает команды на запуск и остановку ДГУ. При нагрузке более 2 МВт на уровне ГРЩ нецелесообразно гнаться за скоростью. Даже если переключится быстро, то пройдет время, пока запустится ДГУ. В этой системе используются более «медленные» ATS и выставляются задержки (уставки). Работает это так: когда питание дата-центра от трансформаторов пропадает, АВР командует устройствам: «Трансформатор, выключись. Теперь ждем 10 секунд (уставка), ДГУ, включись, ждем еще 10 секунд».
АВР в ИБП
На примере ИБП посмотрим, как работает второй тип АВР — STS или static transfer switch.
В ИБП переменный ток преобразуется в постоянный на выпрямителе. Затем на инверторе он превращается обратно в переменный ток, но уже со стабильными параметрами. Это устраняет помехи и повышает качество энергии. При отключении основного источника питания ИБП переключается на аккумуляторные батареи и питает дата-центр, пока в работу включаются ДГУ.
Но что, если из строя выйдет какой-то из элементов: выпрямитель, инвертор или аккумуляторные батареи? На этот случай в каждом ИБП есть механизм обходного пути, или байпас. С ним устройство продолжает работу в обход основных элементов, сразу от входного напряжения. Также байпасом пользуются, когда нужно выключить ИБП и вывести его в ремонт.
STS в ИБП нужен, чтобы безопасно перейти на байпасный ввод. Если коротко, то STS контролирует параметры сети на входе и на выходе, дожидается, когда они совпадут, и переключается в безопасных условиях.
АВР в стойке
Итак, к стойке подведены два ввода электропитания. Если у вашего оборудования два блока питания, вы спокойно подключаете его к разным PDU, и пропадание одного ввода вам не страшно. А если у вашего сервера один блок питания?
В стойке АВР используют, чтобы профит от двух вводов не пропал даром. При проблемах с одним из вводов АВР переключает нагрузку на другой ввод.
Дисклеймер: Если можете, избегайте оборудования с одним блоком питания, чтобы не создавать точку отказа в системе. Дальше мы покажем, в чем недостатки такой схемы подключения.
Задача АВР в стойке — переключить оборудование на рабочий ввод так быстро, чтобы в его работе не было перерыва. Нужную для этого скорость нашли опытным путем: не больше 20 мс. Посмотрим, как это обнаружили.
Сбои в работе серверного оборудования происходят из-за провалов напряжения (из-за работ на подстанциях, подключения мощных нагрузок или аварий). Чтобы проиллюстрировать, как оборудование выдерживает разную амплитуду и длительность перепадов напряжения, разработали кривые безопасной работы электрооборудования CBEMA (Computer and Business Equipment Manufacturers Association). Сейчас они известны как кривые ITIC (Information Technology Industry Council), их варианты включены в стандарты IEEE 446 ANSI (это аналог наших ГОСТов).
Сверимся с графиком. Наша задача, чтобы устройства работали в «зеленой зоне». На кривой ITIC мы видим, что оборудование готово «терпеть» провал максимум 20 мс. Поэтому мы ориентируемся, чтобы АВР в стойке отрабатывал за 20 мс, а лучше — еще быстрее.
Источник: meandr.ru.
Устройство АВР. Типовой АВР (ATS) в стойке нашего ЦОДа занимает 1 юнит и выдерживает нагрузку 16 А.
На дисплее видим, от какого ввода питается АВР, сколько подключенные устройства потребляют в амперах. Отдельной кнопкой выбираем, отдать приоритет первому или второму вводу. Справа — порты для подключения к АВР:
На тыльной стороне — вилки для подключения основного и резервного вводов и розеточная группа для подключения ИТ-оборудования.
Подробные характеристики АВР мы смотрим через веб-интерфейс. Там настраивается чувствительность переключения и видны логи.
Веб-интерфейс АВР.
Установка и подключение АВР. Устанавливать АВР по высоте лучше в середину стойки. Если мы заранее не знаем комплектацию стойки, то так оборудование с одним блоком питания сможет дотянуться проводами и с нижней, и с верхней части.
А вот дальше есть нюансы: глубина стандартной стойки гораздо больше, чем глубина АВР. Мы рекомендуем установить его как можно ближе к холодному коридору по двум причинам:
АВР парится лицом к горячему коридору.
Был случай. Инженер на обходе услышал нехарактерные щелчки.
В недрах горячего коридора под грудой серверов обнаружился АВР, который постоянно переключался с основного ввода на резервный.
АВР заменили. Логи показали, что целую неделю он переключался каждую секунду — итого более полумиллиона коммутаций. Вот как это было
Какие еще АВР бывают в стойке
Вводный ATS для стойки. В нашем ЦОДе такой АВР выступает единственным источником распределения питания в стойке: работает как АВР+PDU. Занимает несколько юнитов, выдерживает нагрузку 32 А, подключается промышленными разъемами и может питать до 6 КВт оборудования. Использовать его можно, когда нет возможности смонтировать стандартные PDU, а одноблочное оборудование в стойке не обслуживает критичные нагрузки.
Cтоечный STS. STS в стойке используется для оборудования, чувствительного к перепадам напряжения. Этот АВР переключается быстрее, чем ATS.
Этот конкретный STS занимает 6 юнитов и у него немного «винтажный» интерфейс.
Мини-АВР. Бывают и такие малышки, но у нас в ЦОДе такого не водится. Это мини-АВР для одного сервера.
Этот АВР подключается прямо в блок питания сервера.
Как мы ищем идеальный АВР
Мы тестируем много разных АВР и проверяем, как они ведут себя в условиях высоких температур.
Вот как издеваемся над АВР, чтобы это проверить:
Анализатор сети фиксирует напряжение с течением времени. На записи видим, сколько длилось переключение: на этот момент синусоида прервалась
Кстати, берем АВР на тест: проверим ваше устройство на прочность и расскажем, что получилось 😉
АВР в стойке: скрытая угроза
Главная проблема с АВР в стойке в том, что он умеет только переключать нагрузку с основного на резервный ввод, но не защищает от короткого замыкания или перегрузки. Если на блоке питания происходит короткое замыкание, то по защите сработает автоматический выключатель уровнем выше: на PDU или в распределительном щите. В результате один ввод отключается, АВР это понимает и переключается на второй ввод. Если короткое замыкание еще остается, сработает автоматический выключатель второго ввода. В итоге из-за проблемы на одном оборудовании может обесточиться вся стойка.
Так что еще раз повторю: тысячу раз подумайте, прежде чем устанавливать АВР в стойку и использовать оборудование с одним блоком питания.
Типовые схемы подключения АВР — определение, принцип работы
Когда электричество исчезает даже на несколько минут, предприятия могут понести колоссальные убытки. А для больниц такая ситуация просто опасна. В большинстве объектах необходимо обеспечивать бесперебойное электроснабжение. Для этого его следует подключить к нескольким источникам электроэнергии. Специалисты при таком подходе используют АВР.
Что такое АВР и его назначение
Автоматический ввод резерва или АВР – это система, относящаяся к электрощитовым вводно-коммутационным распределительным устройствам. Основной целью АВР является быстрое подключение нагрузки на резервное оборудование. Такое подключение необходимо, когда появляются проблемы с подачей электричества от главного источника электроэнергии. Система следит за напряжением и током нагрузки и таким образом обеспечивает автоматическое переключение на функционирование в аварийном режиме.
АВР необходимо, если имеется запасной источник питания (дополнительная линия или еще один трансформатор). Если при аварийной ситуации будет отключен первый источник, вся работа перейдет на запасной. Использование АВР позволит избежать неприятностей, вызванных перебоями подачи электроэнергии.
Требования к АВР
Основные требования к системам АВР заключаются в следующем:
Принцип работы автоматического ввода резерва
Основой работы АВР является контроль напряжения в цепи. Контроль может осуществляться как при помощи любых реле, так и при помощи микропроцессорных блоков управления.
Справка! Реле контроля напряжения (также называют вольт контроллер) отслеживает состояние электрического потенциала. В случае перенапряжения в сети вольт контроллер мгновенно обесточит сеть.
Контактная группа, контролирующая наличие электроэнергии, играет основную роль в системе АВР. В нашем случае это реле. Когда напряжение пропадает, управляющий механизм получает сигнал и переключается на питание генератора. Когда основная сеть начинает работать штатно, этот же механизм переключает питание обратно.
Основные варианты логики функционирования АВР
Система АВР с приоритетом первого ввода
Суть работы системы АВР этого типа заключается в том, что нагрузка изначально подключается к источнику электроэнергии № 1. Когда случается перегрузка, короткое замыкание, обрыв фазы или другая аварийная ситуация, нагрузка переходит на запасной источник. Когда подача электричества на первом восстановлена до нормальных параметров, нагрузка автоматически переключается обратно.
Система АВР с приоритетом второго ввода
Логика работы та же, что и у предыдущего типа системы. Разница в том, что нагрузку подключают к вводу 2. В случае аварии напряжение переходит на ввод 1. После того, как напряжение на втором источнике будет восстановлено, напряжение автоматом переключится на него.
Система АВР с ручным выбором приоритета
Схема системы АВР с ручным выбором приоритета является более сложной, чем рассмотренные выше. В этом случае на системе АВР будет установлен переключатель, с помощью которого можно регулировать выбор приоритета АВР.
Система АВР без приоритета
Эта АВР функционирует от любого источника питания. В случае, когда напряжение идет на ввод 1, а на нём происходит аварийная ситуация, нагрузка переходит на ввод 2. После стабилизации работы первого ввода механизм продолжает работать на вводе 2. Когда произойдет авария на втором, напряжение автоматом переключится на первый.
Основные типы шкафов и щитов АВР
Щит АВР на два ввода на контакторах (пускателях)
Установка шкафа АВР на пускателях – это самый простой способ создать резервное питание. Этот шкаф — наиболее бюджетный вариант установки АВР. Как правило, в шкафах АВР на 2 ввода используют автоматические выключатели. Они нужны для того, чтобы защитить систему от перегрузок и замыканий. Защиту от перекоса фаз и скачков напряжения осуществляет реле напряжения. Кроме этого, реле становятся «мозгом» всей системы автоматического ввода резерва.
Шкаф АВР с двумя контакторами работает по следующему принципу. Два контактора подключены к первому и второму источнику соответственно. Первый контактор замкнут, а у второго цепь разомкнута. Электричество идет через ввод № 1.
Внимание! В случае, когда у АВР логика приоритета второго ввода, ситуация будет обратной: цепь второго контактора замкнута, а первого – разомкнута.
Если подача тока на первом вводе пропадет, а на втором будет нормальной, то контакты второго пускателя замкнутся, и механизм переключится на него. Как только на первом вводе напряжение восстановится – схема перейдет в первоначальное состояние.
При помощи реле здесь можно отрегулировать время задержки, с которой будет осуществляться переключение с одного источника на другой. Оптимальная задержка – от 5 до 10 секунд, она позволит обезопасить систему от ложного срабатывания АВР. Ложное срабатывание может произойти, например, в случае просадки напряжения.
Справка! Для того чтобы оба контактора не могли включиться одновременно, в щитах АВР используют дополнительные механические блокировки.
Щит АВР на 2 ввода на автоматах с моторным приводом
Они лучше всего подходят для использования при номинальных токах 250-6300А. Когда ток на основном вводе пропадает, специальные электромоторы получают сигнал и взводят пружины запасного выключателя, переключая нагрузку на другой ввод.
Основные плюсы шкафов АВР на моторе:
Суть функционирования этого щита заключается в следующем. Если на основном вводе случилась авария, автоматика проверяет, готов ли ввод 2 для подачи тока. Если все в порядке, то пружина автомата второго ввода взводится, и подается электроэнергия. Когда ввод № 1 снова может работать в штатном режиме, весь процесс идет в обратном порядке, подавая электроэнергию на основной ввод.
На щитах с моторным приводом, как правило, устанавливается лицевая панель, на которой можно отслеживать все изменения в АВР. А для предотвращения одновременного срабатывания двух автоматических выключателей нередко используют электрические блокировки.
Щит АВР на 3 ввода
Эти шкафы являются одними из самых надежных источников питания. Все потому, что в АВР на 3 ввода есть две запасных линии, что обеспечивает максимально низкую возможность отключения питания на объекте. Обычно такие шкафы АВР используют при взаимодействии с потребителями первой категории надежности электроснабжения. К ним относятся такие объекты, обесточивание которых влечет за собой угрозу для жизни людей или безопасности государства, а также может причинить большой материальный ущерб.
Щиты АВР на 3 ввода работают по двум наиболее распространенным схемам.
Первая – это когда одна секция потребителей питается от трех независимых линий. Тогда можно установить приоритет для одного из вводов, а можно работать без приоритета. Нагрузка будет подключена туда, где нормализовано напряжение.
Вторая схема функционирования щита АВР на 3 ввода состоит в том, что две секции потребителей работают от двух линий, которые независимы друг от друга. Третий ввод подключается к запасному источнику питания. В случае аварийной ситуации он подключается к одной из секций.
Справка! Подобные щиты могут быть оснащены и механической блокировкой, и автоматами с электроприводами.
Вводно-распределительное устройство с АВР
Устройство используется для приема и учета электричества, а также для защиты зданий от короткого замыкания или перегрузки. Шкафы ВРУ с АВР используют в сетях переменного тока с напряжением 380/220В с частотой 50Гц.
Шкафы ВРУ с автоматическим вводом резерва представляют собой отдельную панель, где функционирует как автоматическое, так и ручное переключение, а также происходит учет электроэнергии, которая потребляется на каждой линии.
Шкафы ВРУ состоят из:
Также они могут быть многопанельными. Тогда дополнительно в них будут установлены противопожарные панели, распределительные панели и другие, в зависимости от требований к электроустановке.
Щит АВР для запуска генератора
Дополнительное питание от генератора электроэнергии позволяет почти полностью избежать полного обесточивания. Это один из самых надежных способов создать бесперебойную подачу электричества. Шкаф АВР в этом случае необходим, чтобы обеспечить автоматическое функционирование генератора по заданному алгоритму.
Шкаф АВР для генератора может работать и в автоматическом, и в ручном режиме. Изначально в нём установлен автоматический режим, но вы можете его легко изменить.
Важно! Для корректной работы связки АВР-генератор последний должен иметь возможность запускаться автоматически.
Когда на вводе 1 прекращается подача электричества, система АВР отправит сигнал для запуска генератора. После того, как генератор начнет нормально функционировать, и напряжение на втором вводе достигнет нужного уровня, механизм переключится на резервный источник. Благодаря установленному реле времени второй ввод не будет подключен к генератору, пока он не начнет работать в штатном режиме. Как только на основном (первом) источнике будет восстановлена подача электроэнергии, генератор будет отключен, а питание переключится на ввод 1.
В ручном режиме работы включение и отключение генератора происходит за счет нажатия специальных кнопок.
БУАВР
Блок управления автоматического включения резерва работает в составе устройств АВР и осуществляет переключение с одного источника на другой. Также он контролирует состояние линий, управляет контакторами и магнитными пускателями, моторами и запускает электрогенератор.
БУАВР в течение определенного периода измеряет напряжение в фазах и обрабатывает результаты в реальном времени. Благодаря этому он может определять среднее значение напряжения в каждой фазе. БУАВР имеет повышенную устойчивость к перенапряжению.
АВР Zelio Logic
Система автоматического ввода резерва с релейной логикой переключения между источниками. Используется программируемое реле Zelio Logic. Одним из основных преимуществ выбора такого реле является европейское качество при относительно низкой стоимости. Также реле Zelio Logic отличается довольно простым программированием. Для корректного использования достаточно базовых знаний. Также реле имеет графический интерфейс, что серьезно упрощает взаимодействие.
АВР ATS
АВР ATS — это шкафы АВР с интеллектуальными микропроцессорными блоками. На данный момент такой вариант шкафа АВР является самым дорогостоящим на рынке. Наиболее востребованы они на промышленных предприятиях, где важно обеспечить надежную бесперебойную работу сети и максимально быстрое переключение на альтернативный источник питания. Некоторые АВР ATS переключаются с одного ввода на другой буквально за две секунды. Также таким блокам не нужно дополнительное питание. Они работают при 480В. Можно выбрать наиболее удобный алгоритм, а также автоматический или ручной режим.
УЗИП — что это такое, описание и схемы подключения в частном доме
Для чего нужен магнитный пускатель и как его подключить
Что такое импульсное реле — схема подключения для управления освещением
Что такое выпрямитель напряжения и для чего нужен: типовые схемы выпрямителей
Что такое диодный мост, принцип его работы и схема подключения
Принцип работы и схема подключения теплового реле
АВР Автоматический ввод резерва: что такое и как работает
Бесперебойность в работе энергосистемы не всегда носит постоянный характер. Природные или техногенные внешние факторы способны внести свои коррективы в ее функциональность. С учетом этого токоприемники (первой и второй категории надежности) подключаются к более, чем двум источникам питания. Нагрузка при переключениях к основным и резервным источникам питания увеличивается, поэтому для надежности используют систему АВР (автоматический ввод резерва).
Содержание:
Предназначение и что представляет собой АВР
Система АВР – электрощитовое вводно-коммутационное распредустройство – оперативно переключает нагрузку на резервный источник, если возникнут проблемы энергетического плана на основной линии. Перед автоматическим переключением в режим аварийной работы система выявляет проблемы с напряжением в цепи вводов и проблемы с нагрузками.
Что скрывается под аббревиатурой
Есть немало способов усовершенствования работы системы энергоснабжения зданий и жилых домов. Среди них – АВР имеет особое значение. Название АВР – автоматический ввод резерва – объясняет назначение системы. Иногда «ввод» заменяют на «включение», что не совсем корректно. Включение резерва подразумевает запуск резервного генератора в определенных случаях.
Класификация АВР
Принип классификации работы рабочей системы позволяет выявить наиболее сложные участки цепи подачи напряжения. АВР блоки или шкафы принято классифицировать по определенным параметрам:
Применение АВР в частном доме
Классификация служит наглядным примером работы системы энегообеспечения с контролем переключений от исновного источника к резервному. АВР ускоряет и защищает автоматические переключения.
Какие требования предъявляется к АВР
Для восстановления электроснабжения в случаях аварийных ситуаций используется система АВР, соответствующая определенным требованиям.
Как устроен АВР
Есть два вида системы, которые отличаются по типу ввода:
Для первого типа характерно наличие функции, которая дает возможность переключаться на рабочий режим, как только основной режим восстановится. У двустороннего типа АВР свои преимущества, поэтому такой функции там не предусмотрено. И во втором случае нет принципиальной разницы, от какого источника идет нагрузка.
Можно посмотреть примеры как односторонней, так и двусторонней работы системы АВР.
По какому принципу происходит автоматический ввод резерва
Независимо от типа подключения по одностороннему или двустороннему принципу, в системе заложена функция отслеживания параметров сети. Для этих целей служит реле контроля напряжения, а также управляющие микропроцессорные блоки, что не сказывается на работе системы в целом. Например, можно рассмотреть принцип действия АВР, чтобы обеспечить бесперебойное энергоснабжение для однофазного потребителя.
Простая схема однофазной АВР
Обозначения:
При штатном режиме подача напряжения производится на индикаторную лампу с катушкой реле К1. Таким образом положение нормально-замкнутого (и нормально-разомкнутого) контакта меняется. Нагрузка поступает с основного источника линия А. Напряжение В пропадает на входе А, гаснет лампа, прекращается насыщение катушки реле, что, соответственно, приводит к возврату контактов в начальное положение. Таким образом нагрузка включается на входе В.
Когда на основном вводе напряжение восстанавливается, то в реле производится перекоммутация на источник А, что соответствует принципу работу источника с односторонним исполнением.
Это упрощенная схема, иллюстрирующая происходящие процессы в системе АВР, которую обычно берут в пример для объяснения.
Какие схемы работы АВР существуют
Рабочие примеры показывают успешность применения щита автозапуска для бесперебойного электроснабжения дома.
Простые схемы
Один из вариантов схемы АВР показывает переключение электроэнергии на генератор с основной линии. Здесь присутствует принцип защиты от короткого замыкания. В данном АВР предусмотрены электрическая и механическая блокировка, которая не дает запуститься одновременно двум вводам.
Схема АВР для дома
Обозначения:
При автоматическом переключении АВ1 и АВ2 работа системы АВР выглядит следующим образом:
Пример работы двух простых АВР для трехфазного напряжения, где, в одном случае энергообеспечение производится по односторонней схеме, а в другом – по двустороннему принципу.
Пример односторонней (В) и двусторонней (А) реализации простого трехфазного АВР
Обозначения:
Схема А имеет два равноправных ввода, чтобы не произошло одновременного переключения линий. Здесь используется принцип взаимный блокировки, как на контакторах МП1 и МП2. Благодаря очередности автоматического включения АВ1 и АВ2, будет зависеть от какой линии пойдет нагрузка. Если первым сработает АВ1, то задействуется пускатель МП1, а контакт МП1.2 разрывается, что приводит к блокировке напряжения на катушку МП2. Если отключается источник 1, то пускатель МП1 переходит н свое исходное положение. И в действие вступает ПМ2, который блокирует первый пускатель и переводит подачу нагрузки от источника 2. Переключать источники можно и в ручном режиме с помощью АВ1 и АВ2.
Для одностороннего принципа работы используется схема В. Основное ее отличие в том, что в цепи подключения добавляется реле напряжения (РН) и при восстановлении работы оно возвращает подключение на источник 1. Но при этом размыкается РН2, который отключает пускатель МП2 и замыкает РН1, что позволяет подключить МП1.
Принцип работы промышленных систем
Основные принципы здесь неизменны. В качестве примера можно взять схему АВР в виде типового шкафа. Здесь используется реле с контролем состояния каждой фазы. При проблемах на одной из них с перекосом напряжения, всегда можно переключить нагрузку на оставшуюся линию. Это восстановит исходный режим энергообеспечения, когда проблемы с основным источником исчезнут.
Схема типового промышленного шкафа АВР
Обозначения:
Высоковольтные цепи с АВР
Действие АВР в высоковольтных сетях класса 1кВ имеет более сложную схему, хотя со схожим принципом работы, как было указано выше. Все механизмы запуска здесь не меняется. Но в данной схеме нет резервных трансформаторов и каждая шина (Ш1 и Ш2) подключается к основному для себя питающему трансформатору (Т1 и Т2). Последние могут в определенных обстоятельствах стать резервными источниками с дополнительной нагрузкой. При штатном режиме выключатель СВ10 разомкнут и АВР производит контроль ТП по ТН1 Ш и ТН2 Ш.
При блокировке питания на Ш1 происходит отключение В10Т1 и включается СВ10. Обе секции или блоки начинают работать от одного и того же трансформатора. Как только источник восстанавливаает свою работу, АВР перекоммутирует систему в свое исходное положение.
Упрощенная схема ТП 110/10 кВ
Как работают микропроцессорные бесконтактные системы
АВР данного типа имеют микропроцессорные блоки управления. В работе устройства подключение производится через полупроводниковые коммутаторы, отличающиеся большей надежностью.
Электронный блок АВР
У бесконтакторных АВР немало своих преимуществ:
К недостаткам стоит причислить сложности при ремонте АВР электронного типа. Реализовать такую схему устройств самостоятельно – будет проблематично. Без специальных знаний электроники и знаний в области программирования здесь не обойтись.